第六章 廢氣渦輪增壓

1、 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)動機(jī)增壓概述發(fā)動機(jī)增壓概述 一、增壓的基本概念一、增壓的基本概念 v定義：利用增壓器將空氣或可燃混合氣進(jìn)行壓定義：利用增壓器將空氣或可燃混合氣進(jìn)行壓 縮，縮， 再送入發(fā)動機(jī)氣缸的過程。再送入發(fā)動機(jī)氣缸的過程。 v作用：增加每循環(huán)進(jìn)入氣缸的新鮮充量密度，使實作用：增加每循環(huán)進(jìn)入氣缸的新鮮充量密度，使實 際充量增加，從而達(dá)到提高發(fā)動機(jī)功率和改善經(jīng)濟(jì)際充量增加，從而達(dá)到提高發(fā)動機(jī)功率和改善經(jīng)濟(jì) 性的目的。性的目的。 v提高發(fā)動機(jī)單機(jī)功率的方法，根據(jù)提高發(fā)動機(jī)單機(jī)功率的方法，根據(jù) v kw v1. 改變發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)改變發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù) 缸數(shù)缸數(shù)i，缸徑，缸徑D，沖程，沖程S, 沖程數(shù)

2、沖程數(shù) ; （受安裝位置和自重的嚴(yán)格限制）（受安裝位置和自重的嚴(yán)格限制） v2 提高轉(zhuǎn)速提高轉(zhuǎn)速n及活塞平均運行速度及活塞平均運行速度Cm; （充氣效率和機(jī)械效（充氣效率和機(jī)械效 率下降、燃料經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)可靠性、機(jī)件壽命、噪聲率下降、燃料經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)可靠性、機(jī)件壽命、噪聲 限制）限制） v3 提高平均有效壓力提高平均有效壓力Pe。（最經(jīng)濟(jì)有效的方法）（最經(jīng)濟(jì)有效的方法） v 增壓增壓 k Pe Ne 其中其中 k 充量密度。充量密度。 N p V in e eh 30 10 3 v特性參數(shù)特性參數(shù) v（一）（一） 增壓比增壓比 k 3 10 30 eh e p Vi n NKW V

3、Ds h 4 2 C sn n C s m m 30 30 由公式 因 為 增壓比：增壓后氣體壓力與增壓前氣體壓力之比，即增壓比：增壓后氣體壓力與增壓前氣體壓力之比，即 k=Pk/P0。 NiD pC e em 4 2 p h L e ui mv 0 0 NiD h L C e ui mvm 4 1 2 0 0 代入上式 而平均有效壓力 代入上式, 得未增壓時發(fā)動機(jī)功率的分析式 0 k k k p RT N i R D h L p T C e k ui mv k k m 4 1 2 0 N p T e k k k 增壓后, 空氣密度由未增壓時的大氣密度 變?yōu)樵鰤汉蟮拿芏?代入上式, 得到增壓后

4、的發(fā)動機(jī)功率分析式 0000 ,pTv kkkk pTv, p p v v k k n 0 0 kk n p p 00 1 增壓空氣在增壓器中壓縮是按多變過程進(jìn)行的。 增壓后 增壓前 p p k 0 4pk 2 0 p T R k kk p T R 0 00 k k k T T p p 0 0 0 Tk 假定多變指數(shù)假定多變指數(shù) n = 2, 則則 時時, 才才 壓力增長很多而密度增大不多。這主要是因為增壓后溫度壓力增長很多而密度增大不多。這主要是因為增壓后溫度 會升高的緣故會升高的緣故, 若增壓后溫度不變?nèi)粼鰤汉鬁囟炔蛔? 則則 與與p成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 則則 若在整個增壓過程中若在整

5、個增壓過程中, 下降或保持為某一常數(shù)下降或保持為某一常數(shù), 則則 T Tk 0 kk C p p 0 k 0 p p k 0 const， 此時此時 與與成正比。成正比。 通常通常, 為了不使為了不使 過高過高, 在增在增 壓器與發(fā)動機(jī)之間設(shè)置一個中冷器壓器與發(fā)動機(jī)之間設(shè)置一個中冷器, 對增壓后的空氣進(jìn)行冷卻對增壓后的空氣進(jìn)行冷卻, 稱為中稱為中 間冷卻。間冷卻。 Tk v（二）（二） 增壓度增壓度 v增壓度：指發(fā)動機(jī)在增壓后增長的功率與增壓前的增壓度：指發(fā)動機(jī)在增壓后增長的功率與增壓前的 功率之比。功率之比。 vNe-0、Ne-k分別為增壓前、后的功率。分別為增壓前、后的功率。 v目前車用：

6、目前車用：10%-60%范圍內(nèi)，大部分范圍內(nèi)，大部分20%-30% 1 00 0 e ke e eke k N N N NN v二、增壓的分類二、增壓的分類 v1按增壓比分類按增壓比分類 k kPe（kP) 低增壓低增壓1.31.67001000 中增壓中增壓1.62.510001500 高增壓高增壓2.51500 超高增壓超高增壓3.5 v2按增壓系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分類按增壓系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)分類 v1）機(jī)械增壓系統(tǒng)）機(jī)械增壓系統(tǒng) v2）廢氣渦輪增壓系統(tǒng)）廢氣渦輪增壓系統(tǒng) v3）復(fù)合式發(fā)動機(jī)）復(fù)合式發(fā)動機(jī) v4）組合式渦輪增壓系統(tǒng)）組合式渦輪增壓系統(tǒng) v5）氣波增壓系統(tǒng)）氣波增壓系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 廢氣渦輪

7、增壓器的工作原理廢氣渦輪增壓器的工作原理 車用渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)及中間體三部分組成車用渦輪增壓器由離心式壓氣機(jī)和徑流式渦輪機(jī)及中間體三部分組成 雙渦輪增壓系統(tǒng)示意 1-空氣濾清器 2一進(jìn)氣旁通閥 3一中冷器 4一諧振室 5一增壓壓力傳感器 6 一進(jìn)氣管 7一噴油器8一火花塞 9一渦輪增壓器 10一排氣 旁通閥 11一排氣 旁通閥控制裝置 12一排氣管 單渦輪增壓系統(tǒng)示意圖 l一進(jìn)氣旁通閥 2一節(jié)氣門 3一進(jìn)氣管 4一空氣濾清器 5一空氣流量計 6一壓氣機(jī) 7一渦輪機(jī) 8一催化轉(zhuǎn)換器 9排氣旁通閥 10一排氣旁通閥控制裝置 11一排氣管 汽車用渦輪增壓器結(jié)構(gòu) 1一壓氣機(jī)蝸殼

8、2一無葉式擴(kuò)壓管 3一壓氣機(jī)葉輪 4一密封套 5一增壓器軸 6一進(jìn)氣道 7一推力軸承 8一擋油板 9一浮動軸承 1 O一渦輪 機(jī)葉輪 11一出氣道 1 2一隔熱板 1 3一渦輪機(jī)蝸殼 14一中間體 v一、離心式壓氣機(jī)的一、離心式壓氣機(jī)的工作原理工作原理與特性與特性 v1基本工作原理和主要參數(shù)基本工作原理和主要參數(shù) v離心式壓氣機(jī)一般由進(jìn)氣道離心式壓氣機(jī)一般由進(jìn)氣道1、工作輪、工作輪2、擴(kuò)、擴(kuò) 壓器壓器3及出氣蝸殼所組成。及出氣蝸殼所組成。 v壓氣機(jī)的主要參數(shù)為：壓氣機(jī)的主要參數(shù)為： v（1）空氣的增壓比）空氣的增壓比k k=P=Pk k/P/P0 0； v（2 2）流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣每秒質(zhì)量）流

9、經(jīng)壓氣機(jī)的空氣每秒質(zhì)量m mk k（kg/skg/s）或容積）或容積 流量流量V V0 0（m m3 3/s/s）（相應(yīng)于壓氣機(jī)的進(jìn)口狀態(tài)）；）（相應(yīng)于壓氣機(jī)的進(jìn)口狀態(tài)）； v（3 3）壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速）壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速n nk k； v（4 4）壓氣機(jī)的絕熱效率）壓氣機(jī)的絕熱效率ad ad-k-k； ； v ad ad-k-k： ：1kg1kg空氣的絕熱壓縮功空氣的絕熱壓縮功h had-k ad-k與實際壓縮功 與實際壓縮功h hk k 之比。之比。 v（5 5）壓氣機(jī)功率。）壓氣機(jī)功率。 v2壓氣機(jī)特性曲線壓氣機(jī)特性曲線 v（1）流量特性：表示在）流量特性：表示在 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速不變時，壓氣壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速不變

10、時，壓氣 機(jī)的增壓比機(jī)的增壓比k和絕熱效率和絕熱效率 ad ad-k-k隨空氣流量 隨空氣流量m mk k（或（或V V0 0） 的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。 v（2）壓氣機(jī)的喘振與堵塞）壓氣機(jī)的喘振與堵塞 v 在壓氣機(jī)的特性曲線上有一條喘振線，又稱在壓氣機(jī)的特性曲線上有一條喘振線，又稱 為穩(wěn)定工作邊界。含義：當(dāng)壓氣機(jī)工作在喘為穩(wěn)定工作邊界。含義：當(dāng)壓氣機(jī)工作在喘 振線右側(cè)時，其工作是穩(wěn)定的；而當(dāng)處于喘振線右側(cè)時，其工作是穩(wěn)定的；而當(dāng)處于喘 振線左側(cè)時，壓氣機(jī)的功作就變得不穩(wěn)定甚振線左側(cè)時，壓氣機(jī)的功作就變得不穩(wěn)定甚 至有危險了。因此，把出現(xiàn)喘振的工作點稱至有危險了。因此，把出現(xiàn)喘振的工作點稱 為

11、喘振點，對應(yīng)的流量就是喘振流量。為喘振點，對應(yīng)的流量就是喘振流量。 v喘振是離心式葉輪機(jī)械所特有的一種異常工喘振是離心式葉輪機(jī)械所特有的一種異常工 作現(xiàn)象。作現(xiàn)象。 v堵塞：在某一增壓器轉(zhuǎn)速下，通過壓氣機(jī)的氣體流堵塞：在某一增壓器轉(zhuǎn)速下，通過壓氣機(jī)的氣體流 量隨增壓比的降低而增加。當(dāng)流量增加到一定數(shù)值量隨增壓比的降低而增加。當(dāng)流量增加到一定數(shù)值 后，壓氣機(jī)通道中的某個截面達(dá)到臨界條件。當(dāng)增后，壓氣機(jī)通道中的某個截面達(dá)到臨界條件。當(dāng)增 壓比繼續(xù)降低時，氣體流量卻不再增加，此時的氣壓比繼續(xù)降低時，氣體流量卻不再增加，此時的氣 體流量稱為堵塞流量，它也是該轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)所對體流量稱為堵塞流量，它也是該

12、轉(zhuǎn)速下壓氣機(jī)所對 應(yīng)的最大流量。應(yīng)的最大流量。 v3通用特性通用特性 v流量折合成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的參數(shù)值。流量折合成標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的參數(shù)值。 v二、徑流式渦輪機(jī)的工作原理與特性二、徑流式渦輪機(jī)的工作原理與特性 v1基本工作原理基本工作原理 v2渦輪機(jī)特性曲線渦輪機(jī)特性曲線 v（1）渦輪效率）渦輪效率T T：渦輪將廢氣能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功：渦輪將廢氣能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功 的有效程度，即的有效程度，即 vT T v式中：式中： 渦輪機(jī)軸上的有用功（廢渦輪機(jī)軸上的有用功（廢 氣）；氣）； v 廢氣所具有的能量，可以用焓降表廢氣所具有的能量，可以用焓降表 示（廢氣）示（廢氣） v（）膨脹比（）膨脹比 v代表氣

13、體在渦輪中具有做功能力的重要參數(shù)，代表氣體在渦輪中具有做功能力的重要參數(shù)， 定義為渦輪進(jìn)口氣滯止壓力定義為渦輪進(jìn)口氣滯止壓力 與渦輪出口氣體 與渦輪出口氣體 靜壓力靜壓力 之比，即 之比，即 v v（）氣體質(zhì)量流量（）氣體質(zhì)量流量 v單位時間內(nèi)通過渦輪的氣體在渦輪的氣體質(zhì)量稱為單位時間內(nèi)通過渦輪的氣體在渦輪的氣體質(zhì)量稱為 渦輪的氣體流量。渦輪的氣體流量。 T m v（）渦輪轉(zhuǎn)速（）渦輪轉(zhuǎn)速 渦輪機(jī)所發(fā)出的功率為渦輪機(jī)所發(fā)出的功率為 現(xiàn)代廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)效率現(xiàn)代廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)效率 mTTTT hmN 3.增壓壓力的調(diào)節(jié)增壓壓力的調(diào)節(jié) 在渦輪增壓系統(tǒng)中都設(shè)有進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥，用

14、以控制增壓壓力。排氣在渦輪增壓系統(tǒng)中都設(shè)有進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥，用以控制增壓壓力。排氣 旁通閥及其控制裝置在增壓器上的安裝位置如圖所示。旁通閥及其控制裝置在增壓器上的安裝位置如圖所示。 排氣旁通閥及其控制裝置的安裝位置 1一控制膜盒 2一連動桿 3一排氣旁通閥 4一排氣管 5一渦輪機(jī)葉輪 6一渦 輪機(jī)蝸殼 7一增壓器軸 8一中間體 9一壓氣機(jī)蝸殼 10一壓氣機(jī)葉輪 11一連 通管 4.4.渦輪增壓器的潤滑及冷卻渦輪增壓器的潤滑及冷卻 來自發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)主油道的機(jī)油，經(jīng)增壓器中間體上的機(jī)油進(jìn)口來自發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)主油道的機(jī)油，經(jīng)增壓器中間體上的機(jī)油進(jìn)口1 1進(jìn)進(jìn) 人增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸

15、承。然后，機(jī)油經(jīng)中間體上的機(jī)油出口人增壓器，潤滑和冷卻增壓器軸和軸承。然后，機(jī)油經(jīng)中間體上的機(jī)油出口2 2 返回發(fā)動機(jī)油底殼返回發(fā)動機(jī)油底殼 渦輪增壓器的潤滑油路及冷卻水套 1一機(jī)油進(jìn)口 2一機(jī)油出口 3一冷卻液進(jìn)H 4一冷卻水套 5一冷卻液出口 第三節(jié)廢氣渦輪增壓對發(fā)動機(jī)功率第三節(jié)廢氣渦輪增壓對發(fā)動機(jī)功率 和經(jīng)濟(jì)性的影響和經(jīng)濟(jì)性的影響 00000000v vk i ik m mkk m mk i ik e ek e ek P P P P N N kvm i e P h g mi e 6 106 . 3 v一、增壓提高了空氣的密度一、增壓提高了空氣的密度 v增壓器的壓氣機(jī)把空氣從狀態(tài)增壓器的壓

16、氣機(jī)把空氣從狀態(tài)“0”壓縮到狀態(tài)壓縮到狀態(tài)“k”所發(fā)生所發(fā)生 的密度變化，根據(jù)狀態(tài)方程可寫為的密度變化，根據(jù)狀態(tài)方程可寫為 k kk T T P P 0 00 11 1 /1 0 0 kk k kad k P P TT 1 /1 000 1 1 1 kk k kad kk P P P P v二、對指示效率的影響二、對指示效率的影響 表示表示Pk增加以后，供油系增加以后，供油系 統(tǒng)保持不變，供油提前角也統(tǒng)保持不變，供油提前角也 不變，保持不變，保持=30=30的情況，的情況， 由于增壓后要求增加每循環(huán)由于增壓后要求增加每循環(huán) 的供油量，為此加大供油持的供油量，為此加大供油持 續(xù)角，使膨脹沖程后燃

17、增加續(xù)角，使膨脹沖程后燃增加 ，傳導(dǎo)給冷卻水和廢氣中的，傳導(dǎo)給冷卻水和廢氣中的 熱量增大，從而使指示效率熱量增大，從而使指示效率 下降。下降。 保持供油系統(tǒng)不變，加大保持供油系統(tǒng)不變，加大 供油提前角，使壓力升高比供油提前角，使壓力升高比 為常數(shù)是的試驗結(jié)果，此時為常數(shù)是的試驗結(jié)果，此時 指示效率隨指示效率隨Pk的增加而下降的增加而下降 ，但由于后燃減少，指示效，但由于后燃減少，指示效 率下降幅度較小。率下降幅度較小。 改變供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)改變供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù) ，如改變凸輪型線，加大柱塞，如改變凸輪型線，加大柱塞 直徑，增大供油速率等，使供直徑，增大供油速率等，使供 油持續(xù)角保持不變，并且

18、調(diào)整油持續(xù)角保持不變，并且調(diào)整 供油提前角，使壓升比為常數(shù)供油提前角，使壓升比為常數(shù) ，指示效率反而提高。，指示效率反而提高。 v三、對充氣效率的影響三、對充氣效率的影響 v充氣效率隨增壓壓力的增加略有提高，但不明顯。充氣效率隨增壓壓力的增加略有提高，但不明顯。 充氣效率隨充氣效率隨Tk的增加而提高，可用下式近視計算：的增加而提高，可用下式近視計算： 25. 0 00 T Tk v vk v四、對機(jī)械效率的影響四、對機(jī)械效率的影響 v發(fā)動機(jī)采用渦輪增壓后，平均機(jī)械損失壓力發(fā)動機(jī)采用渦輪增壓后，平均機(jī)械損失壓力Pm從絕從絕 對值來看有所增大，但相對于因增壓后而大幅度提對值來看有所增大，但相對于因

19、增壓后而大幅度提 高平均指示壓力高平均指示壓力Pi而言，而言，Pm/Pi比值卻減小了，機(jī)械比值卻減小了，機(jī)械 效率得到了提高。效率得到了提高。 v現(xiàn)代增壓柴油機(jī)的機(jī)械效率在以下范圍：現(xiàn)代增壓柴油機(jī)的機(jī)械效率在以下范圍： v增壓四沖程柴油機(jī)增壓四沖程柴油機(jī) 0.800.90 v非增壓四沖程柴油機(jī)非增壓四沖程柴油機(jī) 0.750.85 v增壓二沖程柴油機(jī)增壓二沖程柴油機(jī) 0.750.85 v非增壓二沖程柴油機(jī)非增壓二沖程柴油機(jī) 0.700.80 第四節(jié)第四節(jié) 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的兩種基本 形式形式 v兩種基本形式兩種基本形式 v恒壓系統(tǒng)和脈沖系統(tǒng)恒壓系統(tǒng)和脈沖系統(tǒng) v恒壓系統(tǒng)

20、與脈沖系統(tǒng)的比較和選擇恒壓系統(tǒng)與脈沖系統(tǒng)的比較和選擇 v1）脈沖系統(tǒng)由于部分利用了廢氣的）脈沖系統(tǒng)由于部分利用了廢氣的脈沖能量脈沖能量， 所以系統(tǒng)的可用能量比恒壓系統(tǒng)大。所以系統(tǒng)的可用能量比恒壓系統(tǒng)大。 v2）脈沖增壓系統(tǒng)對氣缸中掃氣有明顯好處。）脈沖增壓系統(tǒng)對氣缸中掃氣有明顯好處。 v脈沖系統(tǒng)的脈沖系統(tǒng)的PT正處于波谷，因此即使在低增壓和高正處于波谷，因此即使在低增壓和高 增壓的部分負(fù)荷工況，仍能保持有足夠的掃氣壓力增壓的部分負(fù)荷工況，仍能保持有足夠的掃氣壓力 差差PK-PT，保證氣缸內(nèi)良好的掃氣。而在恒壓系統(tǒng)，保證氣缸內(nèi)良好的掃氣。而在恒壓系統(tǒng) 中由于中由于PT波動小，掃氣壓力差就大為減小

21、，不容易波動小，掃氣壓力差就大為減小，不容易 保證氣缸的掃氣。保證氣缸的掃氣。 v3）在脈沖系統(tǒng)中，由于排氣管容積小，當(dāng)柴油機(jī)）在脈沖系統(tǒng)中，由于排氣管容積小，當(dāng)柴油機(jī) 負(fù)荷改變時，排氣的壓力波立刻發(fā)生變化，并迅速負(fù)荷改變時，排氣的壓力波立刻發(fā)生變化，并迅速 傳遞到渦輪機(jī)，引起增壓器轉(zhuǎn)速較快的變動，所以傳遞到渦輪機(jī)，引起增壓器轉(zhuǎn)速較快的變動，所以 脈沖系統(tǒng)的加速性能好。脈沖系統(tǒng)的加速性能好。 v）從廢氣渦輪的效率來看，脈沖系統(tǒng)的渦輪平均）從廢氣渦輪的效率來看，脈沖系統(tǒng)的渦輪平均 絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低。絕熱效率比恒壓系統(tǒng)的略低。 v）脈沖系統(tǒng)的廢氣瞬時流量也是周期性變化的，）脈沖系統(tǒng)的廢氣瞬

22、時流量也是周期性變化的， 其瞬時最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量（相當(dāng)于脈沖系其瞬時最大流量比恒壓系統(tǒng)的流量（相當(dāng)于脈沖系 統(tǒng)的平均流量）大，因此，脈沖渦輪的尺寸較大。統(tǒng)的平均流量）大，因此，脈沖渦輪的尺寸較大。 其排氣管的結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，受每根排氣管聯(lián)接氣缸數(shù)其排氣管的結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，受每根排氣管聯(lián)接氣缸數(shù) 目的限制，在一臺柴油機(jī)上有時不得不采用幾個廢目的限制，在一臺柴油機(jī)上有時不得不采用幾個廢 氣渦輪增壓器，這就使得整個增壓系統(tǒng)變得復(fù)雜，氣渦輪增壓器，這就使得整個增壓系統(tǒng)變得復(fù)雜， 柴油機(jī)的輪廓尺寸加大。柴油機(jī)的輪廓尺寸加大。 v 綜上：在低增壓時，采用脈沖渦輪增壓綜上：在低增壓時，采用脈沖渦輪增壓 較為

23、有利。而在高增壓是則宜采用恒壓渦輪較為有利。而在高增壓是則宜采用恒壓渦輪 增壓。但考慮到車用柴油機(jī)大部分時間在部增壓。但考慮到車用柴油機(jī)大部分時間在部 分負(fù)荷（增壓壓力較低）下工作，對其轉(zhuǎn)矩分負(fù)荷（增壓壓力較低）下工作，對其轉(zhuǎn)矩 特性、加速性能要求比較高，即使是在高增特性、加速性能要求比較高，即使是在高增 壓的車用柴油機(jī)上仍常采用脈沖增壓系統(tǒng)。壓的車用柴油機(jī)上仍常采用脈沖增壓系統(tǒng)。 第五節(jié)第五節(jié) 廢氣渦輪增壓柴油機(jī)的特點和廢氣渦輪增壓柴油機(jī)的特點和 性能性能 v一、特點 v1主要參數(shù)的選取 v適當(dāng)降低壓縮比 v適當(dāng)加大過量空 氣系數(shù) v2供油系統(tǒng)供油系統(tǒng) v增加每循環(huán)的供油量：增加每循環(huán)的供油

24、量： v 方法：增大柱塞直徑，增加供油速率（噴油方法：增大柱塞直徑，增加供油速率（噴油 泵凸輪輪廓線較陡），提高噴油壓力以及加泵凸輪輪廓線較陡），提高噴油壓力以及加 大噴油嘴噴孔直徑等。大噴油嘴噴孔直徑等。 v減小供油提前角：減小供油提前角： v供油系統(tǒng)材料、流通面積：供油系統(tǒng)材料、流通面積： v3配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu) v采用較大的氣門重疊角，即增加進(jìn)氣門的開采用較大的氣門重疊角，即增加進(jìn)氣門的開 啟提前角和排氣門的關(guān)閉遲后角，利用活塞啟提前角和排氣門的關(guān)閉遲后角，利用活塞 在上止點附近在上止點附近Pk和和PT的壓力差進(jìn)行掃氣。的壓力差進(jìn)行掃氣。 v加大進(jìn)排氣門升程：加大進(jìn)排氣門升程： v4進(jìn)排氣

25、系統(tǒng)進(jìn)排氣系統(tǒng) v在脈沖系統(tǒng)中，為了使掃氣期間各缸的排氣不互相在脈沖系統(tǒng)中，為了使掃氣期間各缸的排氣不互相 干擾，因此排氣管必須分支。分支的原則是一根排干擾，因此排氣管必須分支。分支的原則是一根排 氣管所連各缸排氣必須不相重疊（或重疊很少）。氣管所連各缸排氣必須不相重疊（或重疊很少）。 v增壓柴油機(jī)的排氣管承受的熱負(fù)荷很高，排氣管開增壓柴油機(jī)的排氣管承受的熱負(fù)荷很高，排氣管開 裂是常見的故障。裂是常見的故障。 v增壓柴油機(jī)的進(jìn)氣管容積希望盡可能大一些，以減增壓柴油機(jī)的進(jìn)氣管容積希望盡可能大一些，以減 少進(jìn)氣壓力的脈動，從而提高壓氣機(jī)效率和改善發(fā)少進(jìn)氣壓力的脈動，從而提高壓氣機(jī)效率和改善發(fā) 動機(jī)

26、性能。空濾也應(yīng)相應(yīng)增大，以免壓氣機(jī)進(jìn)口壓動機(jī)性能?？諡V也應(yīng)相應(yīng)增大，以免壓氣機(jī)進(jìn)口壓 力損失過大，引起柴油機(jī)性能惡化。力損失過大，引起柴油機(jī)性能惡化。 v5冷卻增壓空氣冷卻增壓空氣 v將增壓器出口的增壓空氣加以冷卻，一方面將增壓器出口的增壓空氣加以冷卻，一方面 可以提高充氣密度，從而提高柴油機(jī)功率；可以提高充氣密度，從而提高柴油機(jī)功率； 另一方面也可以降低柴油機(jī)壓縮始點的溫度另一方面也可以降低柴油機(jī)壓縮始點的溫度 和整個循環(huán)的平均溫度，從而降低柴油機(jī)的和整個循環(huán)的平均溫度，從而降低柴油機(jī)的 熱負(fù)荷和排氣溫度。熱負(fù)荷和排氣溫度。 v冷卻增壓空氣的方法，一般是用水和空氣在冷卻增壓空氣的方法，一般是

27、用水和空氣在 中間冷卻氣中進(jìn)行間接冷卻。中間冷卻氣中進(jìn)行間接冷卻。 v在低增壓時沒有必要設(shè)置中間冷卻器。在低增壓時沒有必要設(shè)置中間冷卻器。 v二、性能二、性能 v1低速轉(zhuǎn)矩性能變化低速轉(zhuǎn)矩性能變化 v2加速性能變差加速性能變差 v3經(jīng)濟(jì)性有所改善經(jīng)濟(jì)性有所改善 v4降低了排氣污染及噪聲降低了排氣污染及噪聲 v5起動和制動有一定困難起動和制動有一定困難 v柴油機(jī)起動時，無高溫排氣，渦輪機(jī)無法工作，柴油機(jī)起動時，無高溫排氣，渦輪機(jī)無法工作， 壓氣機(jī)也不能供氣。增壓柴油機(jī)在起動瞬時的進(jìn)壓氣機(jī)也不能供氣。增壓柴油機(jī)在起動瞬時的進(jìn) 氣壓力及溫度均不高，加之壓縮比較低，起動時氣壓力及溫度均不高，加之壓縮比

28、較低，起動時 壓縮終點的溫度降低，造成著火與起動的困難。壓縮終點的溫度降低，造成著火與起動的困難。 v非增壓柴油機(jī)，其制動力與氣缸排量成正比。但非增壓柴油機(jī)，其制動力與氣缸排量成正比。但 增壓柴油機(jī)的升功率高，因此按增壓后功率配置增壓柴油機(jī)的升功率高，因此按增壓后功率配置 的制動力就不足。為此，使用內(nèi)燃機(jī)制動時借助的制動力就不足。為此，使用內(nèi)燃機(jī)制動時借助 自動裝置，在活塞壓縮行程終了時將排氣門打開，自動裝置，在活塞壓縮行程終了時將排氣門打開， 這樣就減去了氣體膨脹功，而增大了內(nèi)燃機(jī)的制這樣就減去了氣體膨脹功，而增大了內(nèi)燃機(jī)的制 動力。動力。 第六節(jié)第六節(jié) 廢氣渦輪增壓器與四沖程柴油廢氣渦輪增

29、壓器與四沖程柴油 機(jī)的特性配合機(jī)的特性配合 v一、柴油機(jī)用渦輪增壓器型號的編制原則一、柴油機(jī)用渦輪增壓器型號的編制原則 （GB727-65） v6DJ表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，供氣量表示在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下，供氣量 為為600m3的低增壓徑流式增壓器。的低增壓徑流式增壓器。 v二、渦輪增壓器的選用二、渦輪增壓器的選用特性匹配特性匹配 v）根據(jù)柴油機(jī)的特定工況（如額定工況或）根據(jù)柴油機(jī)的特定工況（如額定工況或 最大轉(zhuǎn)矩工況）確定其在壓氣機(jī)特性曲線上最大轉(zhuǎn)矩工況）確定其在壓氣機(jī)特性曲線上 的位置（即根據(jù)內(nèi)燃機(jī)選用合適型號的增壓的位置（即根據(jù)內(nèi)燃機(jī)選用合適型號的增壓 器）；器）； v）解決柴油機(jī)在整個運

30、行區(qū)實現(xiàn)良好的配）解決柴油機(jī)在整個運行區(qū)實現(xiàn)良好的配 合。合。 v選用的依據(jù)：廢氣渦輪增壓器制造廠均提供壓氣機(jī)選用的依據(jù)：廢氣渦輪增壓器制造廠均提供壓氣機(jī) 的特性和渦輪機(jī)的特性等技術(shù)資料。的特性和渦輪機(jī)的特性等技術(shù)資料。 v根據(jù)柴油機(jī)特定工況時所需的空氣流量（包括掃氣根據(jù)柴油機(jī)特定工況時所需的空氣流量（包括掃氣 空氣量）及壓比，就可以判斷該工況在某一壓氣機(jī)空氣量）及壓比，就可以判斷該工況在某一壓氣機(jī) 特性曲線上的位置，若該點落在壓氣機(jī)特性曲線的特性曲線上的位置，若該點落在壓氣機(jī)特性曲線的 高效率區(qū)，即可初步選定增壓器型號。高效率區(qū)，即可初步選定增壓器型號。 v渦輪增壓器有一個大致確定的工作范圍

31、渦輪增壓器有一個大致確定的工作范圍 v根據(jù)與柴油機(jī)聯(lián)合運行的位置，可以判斷增根據(jù)與柴油機(jī)聯(lián)合運行的位置，可以判斷增 壓器與柴油機(jī)的配合是否良好。壓器與柴油機(jī)的配合是否良好。 v如果聯(lián)合運行線與壓氣機(jī)特性曲線配合不夠如果聯(lián)合運行線與壓氣機(jī)特性曲線配合不夠 理想，則需要進(jìn)行局部調(diào)整。方法是改變渦理想，則需要進(jìn)行局部調(diào)整。方法是改變渦 輪噴嘴環(huán)出口截面積，或改變壓氣機(jī)通道截輪噴嘴環(huán)出口截面積，或改變壓氣機(jī)通道截 面積。減少噴嘴環(huán)出口截面積可以使聯(lián)合運面積。減少噴嘴環(huán)出口截面積可以使聯(lián)合運 行線從壓氣機(jī)低效率區(qū)移向高效率區(qū)。但調(diào)行線從壓氣機(jī)低效率區(qū)移向高效率區(qū)。但調(diào) 整有限，如果相差很遠(yuǎn)，只能以更換增

32、壓器整有限，如果相差很遠(yuǎn)，只能以更換增壓器 型號為宜。型號為宜。 第七節(jié)汽油機(jī)增壓第七節(jié)汽油機(jī)增壓 當(dāng)前汽油機(jī)渦輪增壓有兩種發(fā)展類型當(dāng)前汽油機(jī)渦輪增壓有兩種發(fā)展類型 ）化油器式汽油機(jī)渦輪增壓器。）化油器式汽油機(jī)渦輪增壓器。 ）電控汽油直接噴射渦輪增壓型。）電控汽油直接噴射渦輪增壓型。 v一、汽油機(jī)渦輪增壓的特點一、汽油機(jī)渦輪增壓的特點 v1增壓度較低。增壓度較低。 v2汽油機(jī)壓縮比較低（汽油機(jī)壓縮比較低（6-9）、過量空氣系數(shù)范圍）、過量空氣系數(shù)范圍 也較窄（也較窄（0.85-1.05），燃油經(jīng)濟(jì)性較差；），燃油經(jīng)濟(jì)性較差； v3汽油機(jī)不能用混合氣掃氣，故不能用加大掃氣汽油機(jī)不能用混合氣掃氣，

33、故不能用加大掃氣 來冷卻受熱零件，所以增壓熱負(fù)荷偏高；來冷卻受熱零件，所以增壓熱負(fù)荷偏高； v4汽油機(jī)由于壓縮比低，故燃燒后的膨脹做功也汽油機(jī)由于壓縮比低，故燃燒后的膨脹做功也 不充分，所以汽油機(jī)排溫較高，對廢氣渦輪的耐熱不充分，所以汽油機(jī)排溫較高，對廢氣渦輪的耐熱 強度就有更高要求；強度就有更高要求； v5汽油機(jī)速度范圍較寬，功率和廢氣能量差別也汽油機(jī)速度范圍較寬，功率和廢氣能量差別也 很大，渦輪增壓器與汽油機(jī)的匹配較柴油機(jī)困難，很大，渦輪增壓器與汽油機(jī)的匹配較柴油機(jī)困難， 對增壓器的性能有更高的要求。對增壓器的性能有更高的要求。 v布置方案：布置方案： 前置方案：前置方案： 優(yōu)點：優(yōu)點：

34、1）化油器安裝位置不變，化油器喉管流通截面也不用改）化油器安裝位置不變，化油器喉管流通截面也不用改 變，混合氣流程短，原發(fā)動機(jī)改裝不至于困難；變，混合氣流程短，原發(fā)動機(jī)改裝不至于困難； 2）空氣在增壓其中壓縮后溫度升高，有利于化油器中燃）空氣在增壓其中壓縮后溫度升高，有利于化油器中燃 料的汽化；料的汽化； 3）汽油機(jī)回火不易損壞壓氣機(jī)葉輪；）汽油機(jī)回火不易損壞壓氣機(jī)葉輪； 4）增壓器發(fā)生故障而不能運轉(zhuǎn)時，容易與汽油機(jī)脫開，）增壓器發(fā)生故障而不能運轉(zhuǎn)時，容易與汽油機(jī)脫開， 恢復(fù)原機(jī)運行?；謴?fù)原機(jī)運行。 v缺點：缺點： v1）化油器處在增壓壓力狀態(tài)下工作，必須嚴(yán)格密封，）化油器處在增壓壓力狀態(tài)下工

35、作，必須嚴(yán)格密封， 否則向外泄漏燃油；否則向外泄漏燃油； v2）化油器的供油量對空氣密度變化不敏感，因此，在）化油器的供油量對空氣密度變化不敏感，因此，在 低增壓時混合氣過濃，而在高增壓時，混合氣又過稀。低增壓時混合氣過濃，而在高增壓時，混合氣又過稀。 混合氣很難隨工況變化而加以調(diào)整；混合氣很難隨工況變化而加以調(diào)整； v3）供油系統(tǒng)比較復(fù)雜，汽油泵的供油壓力必須隨增壓）供油系統(tǒng)比較復(fù)雜，汽油泵的供油壓力必須隨增壓 壓力提高而增壓，供油量才能適應(yīng)增壓的要求。壓力提高而增壓，供油量才能適應(yīng)增壓的要求。 v后置：后置： v優(yōu)點：優(yōu)點： v1）化油器處于大氣狀態(tài)下工作，不必過分考慮化油器）化油器處于大氣狀態(tài)下工作，不必過分考慮化油器 的密封問題；的密封問題； v2）混合氣經(jīng)過壓氣機(jī)攪動，霧化和混合更好。同時，）混合氣經(jīng)過壓氣機(jī)攪動，霧化和混合更好。同時， 進(jìn)入壓氣機(jī)的混合氣進(jìn)一步汽化吸熱，使混合氣溫度下進(jìn)入壓氣機(jī)的混合氣進(jìn)一步汽化吸熱，使混合氣溫度下